南美洲肺鱼打破了所有动物中最大基因组的记录

南美肺鱼是一种非凡的生物——从某种意义上说，它是活化石。它生活在巴西、阿根廷、秘鲁、哥伦比亚、委内瑞拉、法属圭亚那和巴拉圭的缓慢流动和停滞的水域中，是与第一批陆地脊椎动物最近的近亲，与其可追溯到4亿多年前的原始祖先非常相似。

这种淡水物种被称为异鳞虫，它还有另一个特点:拥有地球上所有动物中最大的基因组——一个有机体的所有遗传信息。科学家们现在已经对它的基因组进行了测序，发现它的大小大约是人类基因蓝图的30倍。

基因组大小的衡量标准是生物体细胞核中碱基对的数量，碱基对是DNA的基本单位。如果像纱线球一样展开，这种肺鱼每个细胞中的DNA长度将延伸近200英尺(60米)。人类基因组的长度只有6-1/2英尺(2米)。

路易斯安那州立大学的进化生物学家伊戈尔·施耐德(Igor Schneider)说:“我们的分析显示，南美肺鱼的基因组在过去1亿年间大幅增长，相当于每1000万年增加一个人类基因组。”他是本周发表在《自然》杂志上的这项研究的作者之一

施耐德说，事实上，南美肺鱼的19条染色体中有18条——携带生物体基因组信息的线状结构——每条染色体都比整个人类基因组大。

虽然体型庞大，但有些植物的基因组更大。目前的纪录保持者是一种名为Tmesipteris oblanceolata的叉蕨，生长在太平洋上的法国海外领地新喀里多尼亚。它的基因组是人类基因组的50多倍。

到目前为止，已知最大的动物基因组是另一种肺鱼——澳大利亚肺鱼Neoceratodus forsteri的基因组。南美肺鱼的基因组是它的两倍多。世界上另外四种肺鱼生活在非洲，它们的基因组也很大。

肺鱼的基因组主要由重复元素组成，约占基因组的90%。研究人员说，肺鱼基因组中记录的大规模基因组扩增似乎与这些物种通常抑制这种基因组重复的机制的减少有关。

“动物基因组大小差异很大，但基因组大小变化的意义和原因尚不清楚。我们的研究通过确定控制基因组大小同时保持染色体稳定性的机制，推进了我们对基因组生物学和结构的理解，”施耐德说。

南美肺鱼可达4英尺(1.25米)长。当其他鱼类依靠鳃呼吸时，肺鱼也有一对类似肺的器官。它生活在缺氧的亚马逊河和巴拉-巴拉圭河流域的沼泽环境中，通过呼吸空气中的氧气来补充从水中获得的氧气。

肺鱼最早出现在泥盆纪。泥盆纪是地球生命史上最重要的时刻之一——拥有肺和肌肉鳍的鱼类进化成第一批四足动物，即现在包括两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物在内的四足陆地脊椎动物。

因为今天肺鱼的祖先是四足动物的祖先，它们的基因组可以让我们深入了解脊椎动物在很久以前是如何进化出四肢等能够在陆地上生活的特征的。

例如，研究人员表明，控制所谓的Sonic Hedgehog Shh基因活动的遗传机制可能控制着肺鱼鳍中趾骨的形成，而肺鱼鳍中的趾骨最终进化成四足动物的手指和脚趾。

“四足动物的祖先用由鳍进化而来的四肢征服了陆地，并通过肺呼吸空气。这些特征可能早于陆地殖民时期。只有通过研究幸存的肺鱼谱系的生物学，我们才能研究促进脊椎动物水陆过渡的基因组基础和分子发育机制，”施耐德说。

南美肺鱼是一种非凡的生物——从某种意义上说，它是活化石。它生活在巴西、阿根廷、秘鲁、哥伦比亚、委内瑞拉、法属圭亚那和巴拉圭的缓慢流动和停滞的水域中，是与第一批陆地脊椎动物最近的近亲，与其可追溯到4亿多年前的原始祖先非常相似。

这种淡水物种被称为异鳞虫，它还有另一个特点:拥有地球上所有动物中最大的基因组——一个有机体的所有遗传信息。科学家们现在已经对它的基因组进行了测序，发现它的大小大约是人类基因蓝图的30倍。

基因组大小的衡量标准是生物体细胞核中碱基对的数量，碱基对是DNA的基本单位。如果像纱线球一样展开，这种肺鱼每个细胞中的DNA长度将延伸近200英尺(60米)。人类基因组的长度只有6-1/2英尺(2米)。

路易斯安那州立大学的进化生物学家伊戈尔·施耐德(Igor Schneider)说:“我们的分析显示，南美肺鱼的基因组在过去1亿年间大幅增长，相当于每1000万年增加一个人类基因组。”他是本周发表在《自然》杂志上的这项研究的作者之一

施耐德说，事实上，南美肺鱼的19条染色体中有18条——携带生物体基因组信息的线状结构——每条染色体都比整个人类基因组大。

虽然体型庞大，但有些植物的基因组更大。目前的纪录保持者是一种名为Tmesipteris oblanceolata的叉蕨，生长在太平洋上的法国海外领地新喀里多尼亚。它的基因组是人类基因组的50多倍。

到目前为止，已知最大的动物基因组是另一种肺鱼——澳大利亚肺鱼Neoceratodus forsteri的基因组。南美肺鱼的基因组是它的两倍多。世界上另外四种肺鱼生活在非洲，它们的基因组也很大。

肺鱼的基因组主要由重复元素组成，约占基因组的90%。研究人员说，肺鱼基因组中记录的大规模基因组扩增似乎与这些物种通常抑制这种基因组重复的机制的减少有关。

“动物基因组大小差异很大，但基因组大小变化的意义和原因尚不清楚。我们的研究通过确定控制基因组大小同时保持染色体稳定性的机制，推进了我们对基因组生物学和结构的理解，”施耐德说。

南美肺鱼可达4英尺(1.25米)长。当其他鱼类依靠鳃呼吸时，肺鱼也有一对类似肺的器官。它生活在缺氧的亚马逊河和巴拉-巴拉圭河流域的沼泽环境中，通过呼吸空气中的氧气来补充从水中获得的氧气。

肺鱼最早出现在泥盆纪。泥盆纪是地球生命史上最重要的时刻之一——拥有肺和肌肉鳍的鱼类进化成第一批四足动物，即现在包括两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物在内的四足陆地脊椎动物。

因为今天肺鱼的祖先是四足动物的祖先，它们的基因组可以让我们深入了解脊椎动物在很久以前是如何进化出四肢等能够在陆地上生活的特征的。

例如，研究人员表明，控制所谓的Sonic Hedgehog Shh基因活动的遗传机制可能控制着肺鱼鳍中趾骨的形成，而肺鱼鳍中的趾骨最终进化成四足动物的手指和脚趾。

“四足动物的祖先用由鳍进化而来的四肢征服了陆地，并通过肺呼吸空气。这些特征可能早于陆地殖民时期。只有通过研究幸存的肺鱼谱系的生物学，我们才能研究促进脊椎动物水陆过渡的基因组基础和分子发育机制，”施耐德说。